CN102790247B - 一种波导法兰盘、含该法兰盘的软波导组件及其组装方法 - Google Patents
一种波导法兰盘、含该法兰盘的软波导组件及其组装方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种波导法兰盘、含该法兰盘的软波导组件及其组装方法，涉及波导型传输线技术领域。针对现有软波导组件采用外设冷却设备，不能解决散热的问题。它包括第一、第二法兰盘，第一法兰盘内壁具有一波导管连接面，第二法兰盘由制成一体且相通的波导管固定部和外护套固定部组成，固定部具有与第一法兰盘相配合的凹槽，其侧壁上设有输出端与固定部内腔相通的注水口。组件包括波导管、外护套和两个波导法兰盘，波导管的两端分别连接在法兰盘上，外护套两端分别连接在两个法兰盘上，波导管、外护套及两个注水口构成一个冷却水通道。方法：a、落料；b、整形；c、焊接波导管；d、冷压外护套。本发明主要应用于通信、卫星地面站、微波测量等领域。
Description
技术领域
本发明涉及波导型传输线技术领域，尤其涉及一种用于连接微波设备的波导法兰盘、含有该法兰盘的水冷软波导组件及该组件的组装方法。
背景技术
目前，在高功率能量传输过程中使用的传输介质多种多样，传输的能量形式也很多。其中，以微波形式传输能量是一种新型的无线能量传输技术。高功率微波传输过程中会因为传输损耗在传输介质中产生大量的热量，如果不能及时有效解决散热问题，则可能对整个传输系统造成损坏甚至导致能量传输的中断和电磁辐射。为了解决高功率微波能量传输过程中的散热问题，传输通道大部分采用硬波导，因为硬波导加工难度较低，机械强度较大，插入损耗和驻波小，也更容易安装散热设备。但是，硬波导也存在安装施工要求高，更换检修繁琐以及系统对环境适应能力差等弱点。
在微波能量传输通道中用波纹管式软波导部分或全部替代硬波导组件可解决上述问题。波纹管式软波导可反复弯曲并且可在一定范围内拉伸压缩，可以降低硬波导元件的连接难度，又能保证连接精度。因此，在安装施工过程中广泛应用于系统连接部及弯角等处，能够有效吸收系统位移误差。
然而，对于大功率的软波导组件散热，现有技术中多通过外设的冷却设备间接将软波导内的传输热量带出，热交换效率低下，不能从根本上解决高功率微波能量传输过程中的散热问题。
发明内容
针对现有的软波导组件多通过外设的冷却设备冷却，不能解决高功率微波能量传输过程中的散热问题，本发明的目的是提供一种散热效率高的水冷波导法兰盘、含该法兰盘的软波导组件及其组装方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是它包括：第一法兰盘和第二法兰盘；所述第一法兰盘的内壁上具有一波导管连接面；所述第二法兰盘由制成一体且内腔相通的波导管固定部和外护套固定部组成，所述波导管固定部的端面具有一与所述第一法兰盘相配合的凹槽，所述波导管固定部的侧壁上设有至少一个注水口，所述注水口的输出端与所述外护套固定部的内腔相通。
所述第一法兰盘与所述第二法兰盘的波导管固定部螺纹连接。
所述波导管固定部的外径小于所述外护套固定部的内径。
所述第一法兰盘与所述波导管的端面焊接固定。
进一步地，所述外护套固定部的外壁上具有用于防止外护套脱落的倒齿结构。
所述第一法兰盘、第二法兰盘的波导管固定部和外护套固定部均同轴。
本发明还提供了一种软波导组件，它包括波导管、外护套和两个波导法兰盘，所述波导管的两端分别连接在两个第一法兰盘上，所述外护套套设在所述波导管外，其两端分别连接在两个第二法兰盘上，所述第一法兰盘与所述第二法兰盘活动连接，所述波导管外壁、外护套内壁及两个第二法兰盘上的注水口构成一个冷却水通道，用于通过循环流动水带走微波在所述波导管中传输所产生的热量。
较为优选地，所述外护套的两端是分别通过冷压接方式固接在两个所述第二法兰盘上。
较为优选地，所述外护套由高强度、耐腐蚀及耐高温的橡胶材料制成，所述外护套的内径为76mm。
另外，本发明还提供了一种软波导组件的组装方法，其步骤如下：
a、落料：将波导管与外护套裁制成预定长度；
b、整形：将所述波导管管坯端面的波峰整平；
c、焊接波导管：将所述波导管的两端分别焊接在两个所述第一法兰盘上，焊接有所述波导管的所述第一法兰盘活动连接在所述第二法兰盘上；
d、冷压外护套：将所述外护套的两端分别卡接在两个所述第二法兰盘上并外套不锈钢箍，通过冷压机将所述外护套与所述第二法兰盘箍紧。
本专利的效果在于：
一、本发明的波导法兰盘采用了高密封设计，利用第一法兰盘焊接固定波导管，再将第一法兰盘安装在第二法兰盘连接孔的凹槽内并与其螺纹连接，焊接质量可靠并能保证机械强度及密封性能。并且，第一法兰盘组装及拆卸简单方便，当波导管因金属疲劳或电气性能下降需更换时，只需将第一法兰盘从第二法兰盘上拆卸替换即可，操作简便，并减少了设备维护的费用。本发明的波导法兰盘既能满足良好的电气性能也能保证软波导管及橡胶软管的紧密连接。
二、本发明的波纹管式水冷软波导组件，由套接的内层波导管、外橡胶护套与两个波导法兰盘连接而成。通过该双层设计形成能够保证冷却水流通的水冷夹层，冷却水由一个法兰盘的注水口注入波导管与橡胶护套之间的夹层，冷却水与波导管进行热交换使其冷却，冷却水将微波传输产生的热量由另一端法兰盘上的注水口带出，如此循环，完成软波导组件的冷却。该软波导组件结构简单，可在微波传输的过程中即时完成传输介质的散热，有效保证了波导管内能量传输的连续性和传输系统的安全，此外，相比现有技术中外设冷却设备的冷却方式，该软波导组件采用的是内置式的水冷夹层，冷却水直接包围在波导管外，与管壁热交换效率显著提高。
三、本发明的软波导组件组装方法，采用在波导管管坯与第一法兰盘连接面上涂覆焊膏进行焊接，使波导管与法兰盘互联在一起，冷却形成永久连接的焊点，其步骤简单，易于操作。同时第一法兰盘的设计保障了焊接的可靠与牢固，而橡胶护套通过冷压连接不影响内层波导管的焊接可靠性，且冷压连接压接力能够保证0.5MPa的耐受静压力。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明；
图1为本发明波导法兰盘中第一法兰盘的结构示意图；
图2为第一法兰盘的又一结构示意图；
图3为图1的C-C向的剖面图；
图4为本发明波导法兰盘中第二法兰盘的结构示意图；
图5为图4的A-A向剖面图；
图6为图4的B-B向剖面图；
图7为第一法兰盘与第二法兰盘安装后的结构示意图；
图8为本发明软波导组件实施例二的结构示意图；
图9为本发明软波导组件实施例三的结构示意图；
图中标号说明：
100-第一法兰盘 101-连接面
102-安装孔 200-第二法兰盘
201-波导管固定部 202-外护套固定部
203-注水口 204-注水口输出端
205-凹槽 206-连接孔
207-倒齿结构
1-软波导组件 2-软波导组件二
10-波导法兰盘一 20-波导法兰盘二
30-波导管 40-外护套
41、42-不锈钢箍
具体实施方式
以下将由所列举之实施例结合附图，详细说明本发明的技术内容及特征。为叙述方便，下文中所述的“上”、“下”与附图的上、下的方向一致，但这不能成为本发明技术方案的限制。
实施例一：结合图1至图6说明本发明的波导法兰盘，它由第一法兰盘100和第二法兰盘200组成。如图1及图3所示，第一法兰盘100为矩形波导法兰盘，其内壁呈闭合阶梯状且具有一用于连接波导管的连接面101，第一法兰盘100的外缘均布有六个安装孔102。
如图4至图7所示，第二法兰盘200由制成一体且内腔相通的波导管固定部201和外护套固定部202组成，波导管固定部201的外径小于外护套固定部202的内径。波导管固定部201的上端面具有一与第一法兰盘100相配合的凹槽205，波导管固定部201的侧壁上对称设有两个注水口203，注水口203为L形注水口，注水口输出端204与外护套固定部202的内腔相通。外护套固定部202的外壁上设有用于防止外护套脱落的倒齿结构207。注水口203与波导管及外护套配合共同构成水冷夹层，注水口203设置在法兰盘内，结构简化，利于维护，并可使注入的冷却水与波导管达到接触面积最大化，提高水冷却效率。
焊接有波导管的第一法兰盘100与第二法兰盘200连接孔的凹槽205紧密配合，第一法兰盘100螺纹连接在第二法兰盘200波导管固定部201上。波导管固定部201上端面均布的连接孔206用于将波导法兰盘螺纹连接在微波设备上。本发明第一法兰盘100与第二法兰盘200为螺纹连接，组装及拆卸方便，当波导管因金属疲劳或电气性能下降需要更换时，只需将第一法兰盘100从第二法兰盘200上拆卸替换即可，操作简便，并减少了设备维护的费用。
实施例二：本发明的软波导组件是用于给托卡马克供能的传输设备，高功率微波传输过程中会因为传输损耗在传输介质中产生大量的热量，所以需要冷却装置对其进行冷却以保证传输系统的安全。结合图8说明本发明的软波导组件1，它包括波导管30、外护套40、波导法兰盘一10和波导法兰盘二20，波导管30的两端分别穿过波导法兰盘一10和波导法兰盘二20的内腔并焊接在两个第一法兰盘（11、21）上，第一法兰盘（11、21）分别安装在对应的第二法兰盘（13、23）连接孔的凹槽内并螺纹连接在第二法兰盘（13、23）上。外护套40套设在波导管30外，其两端分别套装在第二法兰盘（13、23）尾端的倒齿部位，并由不锈钢箍（41、42）卡接后通过冷压机箍紧，冷压连接能够保证外层护套与波导法兰盘紧固连接及可靠密封。
波导管30外壁、外护套40内壁及两个第二法兰盘（13、23）上的注水口（12、22）共同构成一个冷却水通道，冷却水由波导法兰盘一10的两个注水口一12进入波导管30和外护套40形成的夹层中，冷却水在波纹式软波导管30管壁的作用下呈螺旋状流动，与管壁进行热交换以降低管壁的温度，热交换后的冷却水由波导法兰盘二20的两个注水口二22输出，该软波导组件通过循环流动的冷却水带走微波在波导管中传输所产生的热量，完成软波导组件的循环冷却。同理，也可由波导法兰盘二20的两个注水口二22注入冷却水，由波导法兰盘一10的两个注水口12输出。除此以外，可以根据工作需要，增加注水口的数量，以提高冷却水的流量，更进一步地提高波导管的冷却效率。
本发明采用整体型金属波纹管作为内层波导管来传输高功率微波能量，即BJ40波导管（横截面尺寸：58.2×29.1mm，厚度4mm），外护套根据需求采用不同材质规格的高强度、耐腐蚀及耐高温的橡胶软管以满足不同的弯曲性能要求，软管内径76mm，同时尽量减小其外观尺寸以满足安装时的空间需要。该种结构的软波导组件弯曲性能较好，最大承受水压0.2MPa，电压驻波比VSWR≤1.10，同时具有非常低的插入损耗，传输最大平均功率可高达250KW。通过采用此种结构，可保证大功率微波能量传输过程中微波能量稳定可靠的从源到负载，同时可以提供一定量的位移量，保证了系统偏移时所需的软性连接。
在保证内层软波导管散热可靠的条件下，也可采用其他形式的外护套来进行冷却层的密封工作。如若采用其他形式的软管来进行冷却层的密封，则需对法兰盘进行改进以达到密封效用。
实施例三：结合图9说明本发明的软波导组件二2，与实施例二不同的是，本实施例中的波导法兰盘三50具有一个注水口三52，波导法兰盘四60具有一个注水口四62，波导管30的两端分别焊接在第一法兰盘（51、61）上。本实施例中的冷却水通道仅有一个注水口及出水口，其冷却效率不及实施例二中的双注水口，可用于功率较低的软波导组件中。
实施例四：结合图8说明本发明的软波导组件的组装方法，其步骤如下：
a、落料：将波导管30与外护套40裁制成预定长度；
b、整形：将波导管30从端面剪开并保证其长度，将管坯端面放置于钢制平台上用一字改锥将波峰整平，再用剪刀修剪端面至合适大小；
c、焊接波导管：在刚修整好的波导管30管坯的两个端面均匀涂上一层焊料，波导法兰盘（10、20）的第一法兰盘（11、21）连接面上也均匀涂覆一层焊料，将波导管30两端穿过波导法兰盘（10、20）的内腔并置于第一法兰盘（11、21）连接面上，用力按紧，再从外面加焊料，焊接完成后将其冷却，再将第一法兰盘（11、21）紧密嵌装在相应第二法兰盘（13、23）连接孔的凹槽内，第一法兰盘（11、21）螺纹连接在第二法兰盘（13、23）上；
d、冷压外护套：将外护套40的两端分别卡接在第二法兰盘（13、23）上并外套不锈钢箍（41、42），将该连接端塞入冷压机，选择合适压力进行冷压使外护套40与第二法兰盘（13、23）箍紧完成软波导组件1的组装。
其中，上述外护套40为橡胶护套，焊料优选为焊锡膏。
本领域技术人员应该认识到，上述的具体实施方式只是示例性的，是为了使本领域技术人员能够更好的理解本专利内容，不应理解为是对本专利保护范围的限制，只要是根据本专利所揭示精神所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利保护范围。
Claims (10)
1.一种波导法兰盘，其特征在于它包括：
第一法兰盘和第二法兰盘；
所述第一法兰盘的内壁上具有一波导管连接面；
所述第二法兰盘由制成一体且内腔相通的波导管固定部和外护套固定部组成，所述波导管固定部的端面具有一与所述第一法兰盘相配合的凹槽，所述波导管固定部的侧壁上设有至少一个注水口，所述注水口的输出端与所述外护套固定部的内腔相通。
2.根据权利要求1所述的波导法兰盘，其特征在于：所述第一法兰盘与所述第二法兰盘的波导管固定部螺纹连接。
3.根据权利要求1所述的波导法兰盘，其特征在于：所述波导管固定部的外径小于所述外护套固定部的内径。
4.根据权利要求1所述的波导法兰盘，其特征在于：所述第一法兰盘与波导管的端面焊接固定。
5.根据权利要求1所述的波导法兰盘，其特征在于：所述外护套固定部的外壁上具有用于防止外护套脱落的倒齿结构。
6.根据权利要求1所述的波导法兰盘，其特征在于：所述第一法兰盘、第二法兰盘的波导管固定部和外护套固定部均同轴。
7.一种含有权利要求1至6任一权项所述波导法兰盘的软波导组件，其特征在于：它包括波导管、外护套和两个波导法兰盘，所述波导管的两端分别连接在两个第一法兰盘上，所述外护套套设在所述波导管外，其两端分别连接在两个第二法兰盘上，所述第一法兰盘与所述第二法兰盘活动连接，所述波导管外壁、外护套内壁及两个第二法兰盘上的注水口构成一个冷却水通道，用于通过循环流动水带走微波在所述波导管中传输所产生的热量。
8.根据权利要求7所述的软波导组件，其特征在于：所述外护套的两端是分别通过冷压接方式固接在两个所述第二法兰盘上。
9.根据权利要求7所述的软波导组件，其特征在于：所述外护套由高强度、耐腐蚀及耐高温的橡胶材料制成，所述外护套的内径为76mm。
10.一种权利要求7所述软波导组件的组装方法，其步骤如下：
a、落料：将波导管与外护套裁制成预定长度；
b、整形：将所述波导管管坯端面的波峰整平；
c、焊接波导管：将所述波导管的两端分别焊接在两个所述第一法兰盘上，焊接有所述波导管的所述第一法兰盘活动连接在所述第二法兰盘上；
d、冷压外护套：将所述外护套的两端分别卡接在两个所述第二法兰盘上并外套不锈钢箍，通过冷压机将所述外护套与所述第二法兰盘箍紧。
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2012
- 2012-07-05 CN CN201210232461.2A patent/CN102790247B/zh active Active
Patent Citations (2)
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Also Published As
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Application publication date: 20121121 Assignee: Shanghai Puchuang Longke Finance Leasing Co., Ltd Assignor: Shanghai closed microwave technology Co. Ltd. Xu Contract record no.: X2019310000026 Denomination of invention: Waveguide ring flange, flexible waveguide assembly containing waveguide ring flange and assembly method of flexible waveguide assembly Granted publication date: 20140924 License type: Exclusive License Record date: 20191224 |
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Denomination of invention: Waveguide ring flange, flexible waveguide assembly containing waveguide ring flange and assembly method of flexible waveguide assembly Effective date of registration: 20200102 Granted publication date: 20140924 Pledgee: Shanghai Puchuang Longke Finance Leasing Co., Ltd Pledgor: Shanghai closed microwave technology Co. Ltd. Xu Registration number: Y2019310000038 |
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Date of cancellation: 20201228 Granted publication date: 20140924 Pledgee: Shanghai Puchuang Longke Finance Leasing Co.,Ltd. Pledgor: SHANGHAI HEXU MICROWAVE TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2019310000038 |
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Assignee: Shanghai Puchuang Longke Finance Leasing Co.,Ltd. Assignor: SHANGHAI HEXU MICROWAVE TECHNOLOGY Co.,Ltd. Contract record no.: X2019310000026 Date of cancellation: 20210108 |
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